面向SaaS應(yīng)用的數(shù)據(jù)模式演化關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近年來，軟件網(wǎng)絡(luò)化、服務(wù)化的趨勢使得軟件的交付模式、應(yīng)用模式、產(chǎn)品形態(tài)和商業(yè)模式都產(chǎn)生了巨大變化，軟件已經(jīng)成為一種服務(wù)(Software as a service， SaaS)，即人們以“使用而不擁有”的方式使用軟件，用戶本地不再需要安裝任何軟件。按需定制，無須維護(hù)，在線更新，并且采用免費(fèi)或者按需付費(fèi)的軟件即服務(wù)( SaaS)租賃商業(yè)模式正在得到越來越廣泛的關(guān)注和認(rèn)可。這種SaaS應(yīng)用具有“單實例多租賃”的特征，即同一個應(yīng)用實例在同一軟

2、硬件平臺上為多個租戶提供個性化服務(wù)。為了充分共享軟硬件資源，它的數(shù)據(jù)管理具有集中性，應(yīng)用的同一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)既要被多個租戶所共享，同時又要滿足不同的租戶對自己的數(shù)據(jù)模式有充分的個性化定制的要求，并且不影響其他租戶。當(dāng)租戶規(guī)模擴(kuò)大到一定程度時，應(yīng)用積累的數(shù)據(jù)容量和用戶請求負(fù)載的增長速度是驚人的，這種高負(fù)載的現(xiàn)象將對SaaS應(yīng)用的升級產(chǎn)生很大影響。
　　 SaaS應(yīng)用同樣需要面臨升級演化的問題，當(dāng)共享的應(yīng)用實例進(jìn)行升級時，數(shù)據(jù)庫模式的演化

3、及數(shù)據(jù)的遷移是必不可少的環(huán)節(jié)。SaaS應(yīng)用由于具有“單實例多租賃”的特征，數(shù)據(jù)庫模式的演化不同于傳統(tǒng)應(yīng)用。傳統(tǒng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)模式演化只需暫停應(yīng)用，升級數(shù)據(jù)模式并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)遷移即可完成一次軟件的升級。而當(dāng)前SaaS應(yīng)用普遍是基于網(wǎng)絡(luò)的在線應(yīng)用，面對大規(guī)模租戶的同時在線使用，不能采用暫停服務(wù)離線升級的方式；而一次性升級由于租戶規(guī)模龐大，會對底層數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)產(chǎn)生巨大負(fù)荷，嚴(yán)重影響SaaS應(yīng)用的性能和大部分租戶的正常使用。
　　 為此

4、，本文基于漸進(jìn)式模式演化的思想，提出面向SaaS的模式演化方法。該方法為了保證模式演化過程中系統(tǒng)的性能，在不影響大規(guī)模租戶在線使用SaaS應(yīng)用的基礎(chǔ)上，對于一次SaaS應(yīng)用的升級，將數(shù)據(jù)模式從舊版本的源模式到新版本的目標(biāo)模式的演化過程分解為若干個子過程，每個子過程只維護(hù)SaaS應(yīng)用的一個中間模式，并根據(jù)不同時間段應(yīng)用上的負(fù)載分布、數(shù)據(jù)量的變化對其進(jìn)行漸進(jìn)式演化，使其從源模式逐步演化到目標(biāo)模式，保證了升級過程中資源消耗最小。
　　

5、 本文的主要工作有：
　　 1、針對SaaS應(yīng)用在線升級過程中的數(shù)據(jù)模式演化問題，提出了一個可行的漸進(jìn)式模式演化框架。即在自動生成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換序列的基礎(chǔ)上，將序列中的各個操作步驟分配到各個演化點上，時間每到一個演化點時執(zhí)行相應(yīng)的操作，以實現(xiàn)最優(yōu)的資源消耗。該框架在數(shù)據(jù)庫靜態(tài)模式演化的基礎(chǔ)上演變而來，首先利用模式匹配和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之間的關(guān)系，只用源模式和目標(biāo)模式作為輸入，利用傳統(tǒng)模式匹配算法和靜態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換策略得到了基本的數(shù)據(jù)模式演化序列；

6、之后在遺傳算法等最優(yōu)理論的基礎(chǔ)上，提出了全局最優(yōu)的漸進(jìn)式模式演化算法。
　　 2、綜合考慮了模式匹配、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程，給出了一套完整的基本數(shù)據(jù)模式演化序列的自動計算過程。即首先利用相似度擴(kuò)散模式匹配算法計算出原模式到目標(biāo)模式的映射；之后利用這個結(jié)果作為輸入，結(jié)合數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換策略自動生成一套完整的從原模式演化到目標(biāo)模式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換序列。
　　 3、設(shè)計了一個基于數(shù)據(jù)依賴的漸進(jìn)式模式演化方法，通過設(shè)置多個演化點與估計演化過程中的代

7、價，利用遺傳算法在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換序列基礎(chǔ)上計算出了漸進(jìn)式演化過程中全局消耗最優(yōu)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換步驟執(zhí)行順序。
　　 4、基于TPCW標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用實例，對本文提出的面向SaaS的漸進(jìn)式模式演化方法進(jìn)行了全面測試和驗證，得到了較好的實驗效果。
　　 本文提出的漸進(jìn)式模式演化方法可以保證SaaS應(yīng)用順利升級，對于SaaS應(yīng)用升級過程中降低資源消耗，提高存取效率等具有顯著的正面意義。同時，論文也提出了以源模式和目標(biāo)模式為初始條件的模式演化方法